物理选择性必修第三册(配人教版)第四章达标检测卷.doc

第四章达标检测卷
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求．)
1．关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是(　　)
A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波
B．温度越高，物体辐射的电磁波越强
C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关
D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色
【答案】B
【解析】一切物体都不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射的电磁波越强，A错误，B正确；选项C是黑体辐射的特征，C错误；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，D错误．
2．(2020年上海名校联考)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出(　　)
A．原子的核式结构模型
B．原子核内有中子存在
C．电子是原子的组成部分
D．原子核是由质子和中子组成的
【答案】A
【解析】卢瑟福的α粒子散射实验中，用α粒子轰击金箔，发现α粒子穿过金箔后，基本仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子(约占1/8 000)发生了大角度偏转，偏转角度甚至大于90°.而汤姆孙的“枣糕模型”是不能解释α粒子发生大角度偏转的，也就是说“枣糕模型”是不正确的，卢瑟福通过分析认为：若要使α粒子发生大角度偏转，占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围，这样才能使α粒子受到足够大的斥力，发生大角度的偏转．所以1911年，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．故选A.
3．(2020年上海理工大附中期中)如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况．下列说法正确的是(　　)

A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多
B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光
C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似
D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹
【答案】C
【解析】放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数应最多，说明大多数射线基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故A错误；放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少，说明较少射线发生偏折，可知原子内部带正电的体积小，故B错误；选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似，故C正确；α粒子发生散射的主要原因是α粒子受到金原子库仑力作用，且金原子质量较大，从而出现的反弹，故D错误．
4．(2020年湖北名校联考)一个氢原子从量子数n＝2的能级跃迁到量子数n＝3的能级，该氢原子(　　)
A．吸收光子，能量增加 B．放出光子，能量减少
C．放出光子，能量增加 D．吸收光子，能量减少
【答案】A
【解析】一个氢原子在一个定态具有的能量是电子圆周运动的动能和势能之和，能量为E＝，E1＝－13.6 eV，可知量子数越大，能量越高，故氢原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，而能量增加；故选A.
5．(2020年新余四中一模)被誉为“中国天眼”的世界最大单口径射电望远镜(简称FAST)在贵州省平塘县落成启用，开始接收来自宇宙深处的电磁波．中国天眼的建成，使得深空通讯能力延伸至太阳系外缘行星，对探索宇宙的起源和地外文明具有重要意义．如果为天眼配备一部发射功率为百万瓦级(106 W)的发射机，其发射的无线电波波长为126厘米．那么该发射机每秒钟发射的光子数量的数量级约为(取光速c＝3×108 m/s，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s)(　　)

A．1023 B．1027
C．1031 D．1035
【答案】C
【解析】设单位时间t0，发射机每秒钟发射的光子数量为n，则光子的总能量为nt0h，每秒钟的发射能量为Pt0，所以nt0h＝Pt0，代入数据，最终可得n的数量级约为1031，故C正确．
6．(2020年福州模拟)按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，已知ra>rb，则在此过程中(　　)
A．原子要发出某一频率的光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量也减小
B．原子要吸收某一频率的光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小
C．原子要发出一系列频率的光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小
D．原子要吸收一系列频率的光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量也增大
【答案】A
【解析】由玻尔理论知，氢原子中电子轨道半径越大，原子能量越大，当电子从ra跃迁到rb时，原子能量减小，放出光子；在电子跃迁过程中，库仑力做正功，原子的电势能减小；由库仑力提供电子做圆周运动的向心力，即＝，r减小，电子速度增大，动能增大，综上所述可知A正确．
7．(2020年台州4月联考)如图所示是氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，则(　　)

A．6种光子中有3种属于巴耳末系
B．6种光子中波长最长的是n＝4激发态跃迁到基态时产生的
C．使n＝4能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量
D．若从n＝2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应
【答案】C
【解析】公式中巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，6种光子中从n＝4→2与n＝3→2的属于巴耳末系，即2种，故A错误；从n＝4激发态跃迁到n＝3激发态时产生光子的能量最小，根据E＝h知，波长最长，故B错误；处于n＝4能级的氢原子具有的能量为－0.85 eV，故要使其发生电离能量变为0，至少需要0.85 eV的能量，故C正确；从n＝2能级跃迁到基态释放的光子能量为13.6 eV－3.4 eV＝10.2 eV，若该光子能使某金属板发生光电效应，则从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放的光子能量3.4 eV－1.51 eV＝1.89 eV＜10.2 eV，不一定能使该板发生光电效应，D错误．
8．(2020年绍兴选考)如图所示，某种频率的光照射金属钡使一些电子从钡表面发射出来．为了测量这些电子的最大初动能，在钡表面上方放置一带电金属板，调节金属板电势，使所有电子均不能到达金属板(金属板电势低于钡表面)．若钡表面相对于金属板的最小电势差为3.02 V，已知金属钡的逸出功为2.50 eV，普朗克常量为6.63×10－34 J·s，可见光的波长范围为400 nm～700 nm，则(　　)

A．电子的最大初动能为2.50 eV
B．照射光的频率约为1.33×1015 Hz
C．所有电子返回钡表面时的动能都为3.02 eV
D．可见光照射金属钡一定不会发生光电效应
【答案】B
【解析】对逸出的电子，由动能定理可得eUc＝Ek，故电子的最大初动能为Ek＝3.02 eV，故A错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0，可得照射光的频率为ν＝≈1.33×1015 Hz，故B正确；由于电子逸出时动能有大有小，故返回钡表面的速度不一定相同，动能也不一定相同，最大动能为3.02 eV，故C错误；钡的极限频率为ν0＝＝6.03×1014 Hz，由题中数据，可见光频率的最大值为νm＝≈7.5×1014 Hz>ν0，故有部分可见光可以使钡发生光电效应，故D错误．
9．(2020年北京名校模拟)用绿光照射一个光电管，能产生光电效应．欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以(　　)
A．改用红光照射 B．改用紫光照射
C．改用蓝光照射 D．增加绿光照射时间
【答案】BC
【解析】光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，而与入射光子的能量有关，入射光子的能量越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以本题中可以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照射，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能．
10．(2020年宜昌名校联考)氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下列说法正确的是(　　)
A．电子旋转半径减小 B．氢原子能量增大
C．氢原子电势能增大 D．核外电子速率增大
【答案】AD
【解析】氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，轨道半径减小，根据k＝m，得轨道半径减小，电子速率增大，动能增大，由于氢原子半径减小的过程中电场力做正功，则氢原子电势能减小，故A、D正确，B、C错误．

11．用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转．而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针也发生偏转，a光与b光波长分别为λ和2λ，它们产生的速度最快的光电子速度之比为2∶1，普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示，下列说法正确的有(　　)

A．该种金属的逸出功为
B．该种金属的逸出功为
C．波长超过2λ的光都不能使该金属发生光电效应
D．波长超过3λ的光都不能使该金属发生光电效应
【答案】AD
【解析】由hν＝W0＋Ek知h＝W0＋mv，h＝W0＋mv，又v1＝2v2，得W0＝，A正确，B错误．光的波长小于或等于3λ时都能发生光电效应，C错误，D正确．
12．如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)．由图可知(　　)

A．该金属的截止频率为4.27×1014 Hz
B．该金属的截止频率为5.5×1014 Hz
C．该图线的斜率表示普朗克常量
D．该金属的逸出功为0.5 eV
【答案】AC
【解析】图线在横轴上的截距为截止频率，A正确，B错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0，可知图线的斜率为普朗克常量，C正确；金属的逸出功为W0＝hν0＝ eV≈1.77 eV，D错误．
二、非选择题(本题共6小题，共52分)
13．(4分)如图所示，一静电计与锌板相连，在A处用一弧光灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角．

(1)现用一带正电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将________(填“增大”“减小”或“不变”)．
(2)使静电计指针回到零，用黄光照射锌板，静电计指针发生偏转，那么，若改用强度更大的黄光照射锌板，可观察到静电计指针偏转角将________(填“增大”“减小”或“不变”)．
【答案】(1)增大　(2) 增大
【解析】(1)锌板在紫外线照射下，发生光电效应，有光电子飞出，锌板带正电，将一带正电的金属小球与锌板接触，锌板所带正电量增大，则静电计指针偏角将增大．
(2)改用强度更大黄光照射锌板，从锌板上发出的光电子数增多，锌板所带正电量增大，则静电计指针偏角将增大．
14．(8分)用图甲所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5 eV的光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图像如图乙所示．

(1)当变阻器的滑片P向________(填“左”或“右”)滑动时，通过电流表的电流将会减小．
(2)光电子的最大初动能为________J，金属的逸出功为__________J.
(3)如果不改变入射光的频率，而减小入射光的强度，则光电子的最大初动能__________(填“增加”“减小”或“不变”)．
【答案】(1)右　(2)3.2×10－19　4.8×10－19
(3) 不变
【解析】(1)由题图可知光电管两端所加的电压为反向电压，当变阻器的滑动端P向右移动时，反向电压增大，则通过电流表的电流减小．
(2)由图乙可知，当该装置所加的电压为反向电压，当电压是－2 V时，电流表示数为0，遏止电压为－2 V，则光电子的最大初动能为Ekm＝eUc＝2 eV＝3.2×10－19 J，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，又ε＝hν，则W0＝3 eV＝4.8×10－19 J.
(3)根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，知入射光的频率不变，则光电子的最大初动能不变．
15．(10分)A、B两种光子都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB.已知A、B两种光子它们的动量之比为4∶1.求：
(1)A、B两种光子的能量之比；
(2)该金属的逸出功．
解：(1)光子能量ε＝hν，动量p＝，且ν＝，
因pA∶pB＝4∶1，
则εA ∶εB＝4∶1.
(2)A照射时，光电子的最大初动能EA＝εA－W0.
同理，EB＝hεB－W0，
代入数据解得W0＝.
16．(10分)纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面．将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可以精确地修复人体损坏的器官．糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因，利用聚光到纳米级的激光束进行治疗，90%的患者都可以避免失明的严重后果．一台功率为10 W氩激光器，假定所发出的可见光的波长都是560 nm，用它“点焊”视网膜，每次“点焊”视网膜的时间是2×10－4 s．试求：
(1)求每次“点焊”需要的能量；
(2)激光器消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量，光速c＝3×108 m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，计算激光器每秒内发出的光子数．
解：(1)根据E＝Pt，
所以E＝Pt＝10×2×10－4 J＝2×10－3 J.
(2)一个波长为λ的光子能量为E0＝，
设激光器每秒内发出的光子数为n，
则n＝，式中k＝5%，t0＝1 s，
联立上式解得n＝＝1.4×1018个．
17．(10分)现有一群处于n＝4能级上的氢原子，已知氢原子的基态能量E1＝－13.6 eV，氢原子处于基态时电子绕核运动的轨道半径为r，静电力常量为k，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.则：
(1)电子在n＝4的轨道上运动的动能是多少？
(2)这群氢原子发光的光谱共有几条谱线？画出对应的图示．
(3)这群氢原子发出的光子的最大频率是多少？
解：(1)电子绕核运动，由库仑引力提供向心力，则
k＝m，又 r4＝42r，
解得电子绕核运动的动能为Ek＝.
(2)这群氢原子的能级图如图所示，由图可以判断出，这群氢原子可能发生的跃迁共有6种，所以它们的光谱线共有6条．

(3)频率最大的光子能量最大，对应的跃迁能量差也最大，即由n＝4跃迁到n＝1发出的光子能量最大，根据玻尔理论得，发出光子的能量hν＝E1，
代入数据解得ν＝3.1×1015 Hz.
18．(10分)如图甲所示是研究光电效应规律的光电管．用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，实验测得流过表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34 J·s.结合图像，求：(结果保留2位有效数字)

(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能．
(2)该阴极材料的极限波长．
解：(1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的光电子的个数
n＝＝(个)＝4.0×1012(个)．
光电子的最大初动能为
Ekm＝eUc＝1.6×10－19 C×0.6 V＝9.6×10－20 J.
(2)设该阴极材料的极限波长为λc，根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝h－h，
代入数据解得λc≈0.66 μm.